3.3. Разработка схем подстанции
3.3.1. Определение структурной схемы и основных характеристик подстанции
Исходя из заданной схемы присоединений (приложение В, рис. В.1), необходимо определить структурную схему, тип ПС с учетом категории надежности электропотребителей [2, 3, 5, 16, 19].
3.3.2. Разработка главной схемы подстанции
Выбранный вариант структурной схемы ПС должен быть подробно разработан для обоих напряжений (ВН и НН). Подробная разработка приводит к составлению принципиальной электрической схемы главных цепей подстанции, называемой в дальнейшем «главной схемой».
Разработка главной схемы предполагает выбор ее вида, определения количества систем шин и секций РУ, расстановку электрических аппаратов в зависимости от структурной схемы, номинального напряжения, режимов работы оборудования и нейтрали, требований надежности и других условий [17–19].
3.3.2.1. Разработка схемы высшего напряжения
Блочные схемы применяются на стороне ВН тупиковых, в основном потребительских ПС или ответвительных ПС до 500 кВ включительно. Это упрощенные, экономичные схемы ПС, территориально недалеко расположенные от питающих ПС или проходящих ВЛ [2, 15, 17–19].
Сейчас существует тенденция к применению комплектных трансформаторных подстанций блочных (КТПБ) наружной установки с высшим напряжением 35, 110 и 220 кВ, изготавливаемых на заводах и крупноблочными узлами доставляемых на место монтажа [2, 13, 17–19].
При наличии одной ВЛ, связывающей ПС с системой, надо применять схемы укрупненного блока (линия + два трансформатора) (рис. 3.1 а–г). При одной линии и двух трансформаторах разъединители в «перемычки» допускается не устанавливать [17–19].
Если ПС ответвительная или тупиковая и подключена к двум ВЛ, надо использовать сдвоенные блоки с перемычкой (рис. 3.1 ж, з) при напряжении 35, 110 кВ, если окружающая среда не имеет СЗА или последние невелики (I–II степени), и нет ограничения на площадь, выделенную под проектируемую открытую ПС [17–19].
При ограничении на площадь, выделенную под проектируемую ПС, и (или) при наличии сильной СЗА (III, IV степени) выбирается сдвоенный блок без перемычки (рис. 3.1 д, е). При IV СЗА применяются также глухие вводы или присоединение трансформаторов к ВЛ через разъединители, которые должны быть вынесены за пределы зоны сильных СЗА.
Рис. 3.1. Рекомендуемые схемы тупиковых и
ответвительных подстанций
Мостиковые схемы применяются на стороне ВН ПС 35, 110 и 220 кВ при 4-х присоединениях (2ВЛ+2Т) и необходимости осуществления секционирования сети [17–19].
На напряжении 110 и 220 кВ мостиковые схемы применяются как с ремонтной перемычкой, так и при соответствующем обосновании без ремонтной перемычки [17–19].
При необходимости секционирования сети на ПС в режиме ремонта выключателя предпочтительнее применять схему «мостик с выключателями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой со стороны трансформаторов» (рис. 3.2 а, б).
Данная схема применяется при необходимости частого отключения трансформаторов (неравномерный график нагрузок), а также для сохранения транзита при КЗ (повреждении) в трансформаторе.
Рис. 3.2. Рекомендуемые схемы проходных подстанций
При равномерном графике нагрузок применяется схема «мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий», что позволяет сохранить в работе два трансформатора при КЗ на ВЛ в нормальном режиме работы ПС (рис. 3.2 в, г).
Необходимость установки ремонтной перемычки в мостиковых схемах определяется возможностью отключения одной из ВЛ в схеме рисунка 3.2 в, г (одного из трансформаторов в схеме рис. 3.2 а, б) на время ремонта выключателя: если такое отключение ВЛ по условиям электроснабжения потребителя возможно перемычка не устанавливается.
При СЗА более IV, как правило, следует предусматривать сооружение ЗРУ. В этом случае выбор схемы ВН должен быть проведен для обычных условий, т.е. при малой степени СЗА и отсутствии ограничений на площадь [11].
3.3.2.2. Разработка схемы низшего напряжения
РУ НН состоит из двух секций соответственно количествутрансформаторов с нерасщепленными обмотками (рис. 3.3 а). Если трансформаторы имеют расщепленные обмотки НН, то РУ НН содержит четыре секции соответственно общему количеству обмоток НН (рис. 3.3 б).
Рис. 3.3. Типовые схемы РУ НН
Количество секций РУ НН зависит также от количества кабельных линий (КЛ) НН, от характера нагрузки. В отдельных случаях ПС могут иметь иное количество секций РУ НН, не кратное двум. Разработка схемы РУ НН должна быть проведена на основании сетки основных схем (рис. 3.4), компоновок шкафов КРУ выбранных типов с указанием номеров шкафов согласно использованным схемам [7, 8, 15].
Заданное количество КЛ НН следует равномерно распределить по секциям РУ НН с учетом резерва и возможности подключения в шкафах К-59 нескольких кабелей параллельно (до 4-х) [15].
Рис. 3.4. Сетка основных схем КРУ (КРУН) НН
3.3.3. Выбор вида оперативного тока
На ПС напряжением 35 кВ (кроме ответвительных и тупиковых) и выше должна применяться система оперативного постоянного тока (система ОПТ, СОПТОТ) напряжением 220 В [17, 19].
На ПС с высшим напряжением 35–110 кВ применяется одна аккумуляторная батарея.
Для организации выпрямленного ОТ должны быть использованы стабилизированные блоки напряжения, которые должны быть подключены к трансформаторам напряжения на стороне ВН подстанции, и токовые блоки питания, подключаемые ко вторичным цепям отдельностоящих трансформаторов тока на стороне ВН ПС. При необходимости предусматривается установка дополнительного блока стабилизированного напряжения, подключенного к трансформатору собственных нужд, который принимает на себя часть нагрузки оперативных цепей в нормальном режиме работы. Для питания цепей сигнализации могут применяться нестабилизированные блоки напряжения, которые должны быть подключены к секциям щита собственных нужд [17, 19].
Также согласно [17, 19] возможно применение переменного ОТ.
В курсовом проектировании рекомендуется применение оперативного постоянного или выпрямленного тока.